Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc tính sinh học của virus Lùn lúa cỏ (Rice Grassy Stunt Virus) và khả năng truyền bệnh qua rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:162

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án nhằm xác định đặc tính sinh học của virus RGSV gây bệnh Lùn lúa cỏ trên lúa ở ĐBSCL; xác định mối quan hệ sinh học giữa RGSV và rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal); khả năng chống chịu của một số dòng/giống lúa ở ĐBSCL đối với RGSV. Mời các bạn tham khảo nội dung chi tiết đề tài!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc tính sinh học của virus Lùn lúa cỏ (Rice Grassy Stunt Virus) và khả năng truyền bệnh qua rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN PHÚ DŨNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH SINH HỌC CỦA VIRUS LÙN LÚA CỎ (Rice Grassy Stunt Virus) VÀ KHẢ NĂNG TRUYỀN BỆNH QUA RẦY NÂU (Nilaparvata lugens Stal) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT Mã số ngành: 62 62 01 12 CẤN THƠ, 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN PHÚ DŨNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH SINH HỌC CỦA VIRUS LÙN LÚA CỎ (Rice Grassy Stunt Virus) VÀ KHẢ NĂNG TRUYỀN BỆNH QUA RẦY NÂU (Nilaparvata lugens Stal) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT Mã số ngành: 62 62 01 12 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS. PHẠM VĂN DƯ PGS.TS. NGUYỄN VĂN HUỲNH CẤN THƠ, 2021
CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận án này, với đề tựa là “Nghiên cứu đặc tính sinh học của virus Lùn lúa cỏ (Rice Grassy Stunt Virus) và khả năng truyền bệnh qua rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal)”, do nghiên cứu sinh Nguyễn Phú Dũng thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phạm Văn Dư và PGS.TS Nguyễn Văn Huỳnh. Luận án được bảo vệ và được Hội đồng chấm luận án thông qua ngày tháng năm 20 tại phòng Khoa Nông Nghiệp – Trường Đại học Cần Thơ. Ủy viên Thư ký Phản biện 1 Phản biện 2 Cán bộ hướng dẫn Chủ tịch Hội đồng PGS.TS. PHẠM VĂN DƯ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của nghiên cứu sinh Nguyễn Phú Dũng với sự hướng dẫn của PGS.TS Phạm Văn Dư và PGS.TS Nguyễn Văn Huỳnh. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố bởi tác giả khác trong bất kỳ công trình nào trước đây. Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án PGS.TS. PHẠM VĂN DƯ NGUYỄN PHÚ DŨNG
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, trước hết cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới: PGS. TS. Phạm Văn Dư và PGS. TS. Nguyễn Văn Huỳnh đã tận tình hướng dẫn, động viên trong lúc gặp khó khăn và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện công trình nghiên cứu. Xin gửi lời đặc biệt cám ơn quý Thầy, Cô và các anh chị trong Bộ môn Bảo vệ Thực vật, những người đã giảng dạy, chia sẻ kinh nghiệm và giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ và Đại học An Giang, Viện lúa quốc tế (IRRI), Sở khoa học và công nghệ tỉnh An Giang đã tạo điều kiện thuận lợi và cung cấp một phần nguồn kinh phí trong quá trình thực hiện luận án. Phòng thí nghiệm phòng trừ sinh học bộ môn Bệnh cây – Viện lúa ĐBSCL, Trung tâm BVTV phía Nam, bộ môn Khoa học cây trồng, Khoa Nông nghiệp, trường Đại học An Giang đã tạo điều kiện và giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm có liên quan đến luận án. Cuối cùng, tôi vô cùng biết ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp gần xa đã động viên khuyến khích, giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án này. Nguyễn Phú Dũng i
TÓM TẮT Nghiên cứu đặc tính sinh học của virus Lùn lúa cỏ (Rice Grassy Stunt Virus) và khả năng truyền bệnh qua rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal). Mục tiêu của luận án là xác định đặc tính sinh học của virus RGSV và rầy nâu gây bệnh Lùn lúa cỏ trên lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), xác định mối quan hệ sinh học giữa RGSV và rầy nâu, khả năng chống chịu của một số dòng/giống lúa ở ĐBSCL đối với RGSV. Kết quả cũng nhằm góp phần làm cơ sở khoa học cho công tác chNn đoán, phát hiện và quản lý bệnh hại được tốt hơn tại ĐBSCL. Virus RGSV có tỉ lệ (%) hiện diện phổ biến hơn virus Lùn xoắn lá (Rice Ragged Stunt Virus, RRSV) và RGSV phối hợp với RRSV trên các mẫu lúa chét ở 3 tỉnh đại diện ĐBSCL (Long An, An Giang và Hậu Giang). Kết quả tương tự đối với 2 loài cỏ dại gồm lồng vực và đuôi phụng được xem là nguồn lưu tồn và lan truyền virus RGSV. Các chủng RGSV được thu thập và phân tích di truyền năm 2012 và 2018 tại ĐBSCL đều chứng tỏ có sự đa dạng (chia thành 4 nhóm nhưng vẫn cho thấy cùng có chung nguồn gốc) và mối quan hệ di truyền chặt chẽ (độ tương đồng cao từ 97,42% đến 98,98%) giữa các chủng RGSV được so sánh. Cây phát sinh chủng loài thể hiện các virus được phân lập tại vùng ĐBSCL có mối quan hệ gần và gộp một nhóm (có chỉ số boostrap 100% được lặp lại 1000 lần). Thời gian ủ virus trung bình 4,86±1,63 ngày/rầy nâu, 18,83±0,83 ngày/cây lúa. Tỷ lệ (%) cây lúa nhiễm bệnh thể hiện thấp nhất với 10,4% ở ngày thứ 3 và cao nhất vào ngày thứ 15 với 45,6%. Thời gian rầy nâu truyền bệnh liên tục trung bình 1,9±1,8 ngày. Tuổi thọ trung bình của rầy truyền được bệnh là 9,9±5,2 ngày. Thời gian để rầy nâu lấy được virus RGSV tối thiểu là 30 phút, tối thích 4 ngày và thời gian rầy truyền được virus này tối thiểu là 15 phút, tối thích 24 giờ. Tốc độ gia tăng chiều cao cây và sinh chồi lúa chịu ảnh hưởng khi mật số rầy nâu mang virus càng cao. Quản lý rầy nâu khi mật số từ 1 – 3 con rầy/cây lúa với tỷ lệ gây bệnh từ 12,5 – 13,75% ở giai đoạn dưới 15 – 20 ngày tuổi tốt hơn mật số từ 4 – 5 con rầy/cây lúa với tỷ lệ gây bệnh từ 15,63 – 48,75%. Chiều cao cây lúa chịu ảnh hưởng bởi ấu trùng rầy nâu tuổi 1, 2 và 3 truyền được virus cao hơn rầy nâu tuổi 4 và trưởng thành ở 25 – 30 ngày sau khi chủng, nhưng không ảnh hưởng đến sự sinh chồi lúa. Rầy non có khả năng mang và truyền virus RGSV cao hơn rầy trưởng thành. Tỷ lệ (%) giảm chiều cao cây và sự sinh chồi lúa chịu ảnh hưởng lớn do nhiễm RGSV ở các giai đoạn Mạ và Đẻ nhánh hơn giai đoạn Trổ. Cây lúa càng non (giai đoạn Mạ) thì dễ mẫn cảm với virus RGSV và tỷ lệ giảm năng suất lúa cao hơn so với giai đoạn Đẻ nhánh – Trổ. Không có khác biệt về tỷ lệ (%) truyền và thời gian ủ virus chịu ảnh hưởng bởi của dạng hình, màu sắc và giới tính của rầy nâu. Có sự khác biệt về tỷ lệ truyền được virus và thời gian ủ virus khi chủng bệnh cá thể và tập thể rầy nâu. ii
Nhóm giống nhiễm do Viện, Trường tuyển chọn gồm OM 6936, OM 1490, OM 2395, OM 10029, OM 8928, OM 3748, OM 5953, OM 7347 và VND 95-20, đặc biệt là giống OM 3748 cho tỉ lệ nhiễm bệnh cao nhất với 95%. Nhóm giống do nông dân tuyển chọn gồm TC 2, TC 8, TC 9, NV 5 và đặc biệt NV 8 cho tỉ lệ nhiễm bệnh cao nhất với 90%. Nhóm giống chống chịu gồm OM 6904 (20%), OM 6922 (21,7%), OM 6561 (15%), TC 1 (25%), TC 3 (25%), NV 1 (30%) và đặc biệt giống TC 4 và NV 7 cùng ở tỉ lệ bệnh thấp nhất với 10%. Từ khóa: Virus Lùn lúa cỏ, mật số rầy nâu, lứa tuổi rầy nâu, dạng hình rầy nâu, màu sắc rầy nâu, giới tính rầy nâu. iii
SUMMARY Study the biological characteristics of Rice Grassy Stunt Virus and the ability to transmit diseases through Brown Plant Hopper (Nilaparvata lugens Stal). Objective of these studies were conducted to determine the biological characteristics of RGSV causing disease in rice in the Mekong Delta (MD), to determine the biological relationship between RGSV and Brown planthopper (BPH), to determine the tolerance of some rice varieties against RGSV in MD. Results were also aiming at contributing as the scientific basis for better understanding for diagnosis, detection and disease management in the MD. RGSV has a higher incidence of RGSV than RRSV (Rice Ragged Stunt Virus) and mixed symptom between viruses RGSV with RRSV rice stubbles samples in three representative provinces of the MD (Long An, An Giang and Hau Giang). There were only two common weed species, including Echinochloa crusgalli and Leptochloa chinensis those could be considered as collateral host of BPH and source of disease spreading. RGSV isolates collected and sequenced in 2012 and 2018 at MD showed diversity (divided into 4 groups but still showed the same origin) and close genetic relationship (high homogeneity from 97.42% to 98.98%) between RGSV isolates were compared. Phylogenetic trees of RGSV isolates in the MD that were closely related and were formed as a group together (with a 100% boostrap index repeated 1000 times). The incubation period of RGSV in BPH was an average of 4.86±1.63 days and 18.83±0.83 days in rice plant. The incidence of RGSV infected plants was the lowest ratio of 10.4% after 3 days. However, the highest incidence was found with 45.6% after 15 days by the serial transfer. The transmission period of viruliferous BPH was consecutive average of 1.9±1.8 days. Average life of viruliferous BPH was 9.9±5.2 days. Studies also showed that an acquisition time of RGSV by BPH was 30 minutes in minimum and 4 days for optimum while an inoculation time was 15 minutes in minimum and 24 hours for maximum. An increase of plant height and tillering ability were badly affected when high density of BPH population was found. The management of viruliferous BPH population should be considered when the density of 1 – 3 BPH per seedling and the incidence was about 12.5% to 13.75%. The sensitivity period of rice seedling at 15 – 20 old-days was found highly effective with density of 4 – 5 BPH per seedling and incidence at 15.63% to 48.75%. Transmission of the virus by the 1st, 2nd and 3rd instar nymphs affected more on the plant height than the 4th instar nymphs and adults at 25 – 30 days after inoculation, rice shoots were found not affectively when both nymphal instars and adults of BPH used in transmission. The incidence of RGSV infected plants iv
transmitted by the 4th instar nymphs and adults were lower than of the 1st, 2nd and 3rd instar nymphs. The percent of reducing plant height and tillering ability were more affected by RGSV infected plants during seedling and tillering than flowering stages. Younger rice plants were more susceptible to RGSV, especially during rice seedling stage, compared to tillering and flowering stages. RGSV causing yield losses particularly when more RGSV infected plants at stage 10 – 20 old-days than from tillering to flowering stages. The rate of disease transmission were not affected by some biological characteristics of BPH such as the shape, color and the gender of BPH. In contrast, there were different in the rate of disease transmission and the incubation period of RGSV by the individual and the mass inoculation of BPH. Breeding lines and varieties were collected from CLRRI, University which were used for the screening, some susceptible varietes used as check such as OM 6936, OM 1490, OM 2395, OM 10029, OM 8928, OM 3748, OM 5953, OM 7347 and VND 95- 20. Among these varieties, reaction of OM 3748 showed the highest incidence to RGSV infected plants with 95% including those varieties were selected by group of enthusiastic farmers such as TC 2, TC 8, TC 9, NV 5. Reaction of NV 8 variety showed the highest incidence with 90%. Fortunately, some resistant lines/cultivars to RGSV also were found including OM 6904 (20%), OM 6922 (21.7%), OM 6561 (15%), TC 1, TC 3 (25%), NV 1 (30%), and TC 4 and NV 7 varieties showed the lowest disease incidence with 10%. Key words: Rice Grassy Stunt Virus, density, stages, shape, color and gender of BPH. v
MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cảm ơn……………..……………………………………………………..... i Tóm tắt………………………………………………………………………..... ii Summary………………………………………………………………..…........ iv Mục lục……………………………………………………………………........ vi Danh sách bảng……………………..…………………………………….......... ix Danh sách hình……………………..…………………………………….......... xi Danh mục từ viết tắt....……………..…………………………………….......... xiii CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU….......…………………………………………… 1 1.1. Tính cấp thiết của luận án……..…..………………..………………….…. 1 1.2. Mục tiêu của luận án……..……..............…………..………………….…. 2 1.3. Nội dung nghiên cứu ...................…………………..………………….…. 3 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……………………………………...…. 4 1.4.1 Đối tượng ……………….……….……………………………...…. 4 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu…….……………..………………………...…. 4 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn……..…………………………………...…. 4 1.5.1 Ý nghĩa khoa học ……………………………………..………...…. 4 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn………………………...……………………...…. 4 1.5.3 Những đóng góp mới của luận án...…………..………………...…. 4 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ………………………..……….…... 6 2.1. Nguồn gốc và phân bố rầy nâu .....................………................................... 6 2.2. Đặc điểm sinh học của rầy nâu......................………................................... 6 2.2.1 Thời gian phát dục các pha và vòng đời ……….….......................... 6 2.2.2 Cách gây hại …...........................................................………….….. 10 2.2.3 Những thiệt hại do rầy nâu gây ra ở ĐBSCL …....……................... 12 2.2.4 Các biện pháp phòng trừ……………................................................ 13 2.2.5 Giống kháng rầy nâu ……….………................................................ 14 2.2.6 Quản lý tính kháng của rầy nâu ở ĐBSCL ………........................... 16 2.3 Bệnh lùn lúa cỏ …......................................................................................... 18 2.3.1 Nguồn gốc và sự phân bố …….............................…......................... 18 2.3.2 Triệu chứng và phổ ký chủ…......……....................…......……........ 19 vi
2.3.3 Tác nhân ............................................................................................ 23 2.3.4 Đặc điểm truyền bệnh của Vector (rầy nâu) …................................. 27 2.3.5 Chu trình truyền bệnh.......................…………..…..…....…............. 30 2.3.6 Giống kháng.…......……...............…..…………….…..….....……... 30 2.3.7 Biện pháp phòng trừ.…...…………...............…..……..….....……... 31 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…..………….…..………... 34 3.1 Phương tiện nghiên cứu .................................………................................... 34 3.2 ChuNn bị vật liệu truyền bệnh ………………….…….................................. 34 3.2.1 ChuNn bị nguồn rầy sạch bệnh …................................…………….. 34 3.2.2 Tạo nguồn rầy mang virus …....…………........................................ 34 3.2.3 ChuNn bị cây lúa khoẻ ……………................................................... 34 3.2.4 ChuNn bị cây lúa bệnh ……………..……........................................ 34 3.2.5. Cho rầy mang virus truyền bệnh (Insect tranmission) …................ 35 3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu ……….....................….................... 35 3.3.1 Đặc điểm Virus RGSV ở ĐBSCL .........................…......……........ 35 3.3.2 Xác định mối quan hệ sinh học giữa virus RGSV và rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal)................................................................. 39 3.3.3 Thanh lọc một số dòng/giống kháng RGSV ở điều kiện nhà lưới dùng cho lai tạo và sản xuất ……….............………………..……. 50 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………..………….…..………... 52 4.1 Đặc điểm Virus RGSV ở ĐBSCL……….........................…........................ 52 4.1.1 Xác định một số nguồn mang virus lây lan bệnh ....…......……........ 52 4.1.2 Phân tích di truyền mẫu phân lập RGSV ở ĐBSCL.......................... 54 4.2 Xác định mối quan hệ sinh học giữa virus RGSV và rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal)………............................................................…........................ 59 4.2.1 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian ủ virus lùn lúa cỏ trong cơ thể rầy nâu và cây lúa ...................................................…......……........ 59 4.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định khoảng thời gian cần thiết để rầy nâu hút được RGSV từ cây lúa bệnh............................................................ 63 4.2.3 Thí nghiệm 3: Xác định các khoảng thời gian cần thiết cho rầy nâu truyền bệnh RGSV ..................................................…......……........ 65 4.2.4 Thí nghiệm 4: Xác định mật số tối hảo của rầy nâu/cây lúa truyền vii
được RGSV ở điều kiện nhà lưới ĐHAG........................................ 66 4.2.5 Thí nghiệm 5: Xác định khả năng truyền được RGSV của rầy nâu khi lấy virus ở giai đoạn ấu trùng tuổi 1, 2, 3, 4 và trưởng thành trong nhà lưới ĐHAG .............................................…......……........ 71 4.2.6 Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của virus RGSV đến các giai đoạn sinh trưởng lúa ở điều kiện nhà lưới ĐHAG........................................... 75 4.2.7 Thí nghiệm 7, 8 & 9: Xác định khả năng truyền được bệnh Lùn lúa cỏ (RGSV) trên lúa của màu sắc, giới tính và dạng hình rầy nâu...... 87 4.2.8 Thí nghiệm 10: Khả năng truyền được bệnh RGSV trên cây lúa của mật số rầy nâu........................................................................... 90 4.3 Thanh lọc một số dòng/giống kháng RGSV ở điều kiện nhà lưới dùng cho lai tạo và sản xuất………………….…….........................…........................ 93 4.3.1 Giống do Viện, Trường tuyển chọn ........................…......……........ 93 4.3.2 Giống lúa do nông dân chọn tạo (CM, TC và NV)............................ 95 4.3.3 Xác định giống nhiễm và chống chịu đối với bệnh Lùn lúa cỏ ........ 97 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT………….....……….…..………... 98 5.1 Kết luận…………………………………..........................…........................ 98 5.1.1 Đặc điểm Virus RGSV ở ĐBSCL ....….…………….......……........ 98 5.1.2. Xác định mối quan hệ sinh học giữa virus RGSV và rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal)................................................................. 98 5.1.3 Thanh lọc một số dòng/giống kháng RGSV ở điều kiện nhà lưới dùng cho lai tạo và sản xuất…......................................................... 99 5.2 Đề xuất………...…............................................................…........................ 99 Danh mục các công trình đã công bố…….......................................................... 101 Tài liệu tham khảo……....................................................................................... 102 Phụ lục................................................................................................................. 116 viii
DANH SÁCH BẢNG Tựa Bảng Trang Bảng 2.1 Các loài trong chi Tenuivirus……………………….………………… 18 Bảng 4.1 Tỉ lệ (%) hiện diện virus trên lúa chét ở một số tỉnh đại diện ĐBSCL………………………………………….………………… 52 Bảng 4.2 Thành phần và mức độ phổ biến các loài cỏ dại thu thập ở một số tỉnh đại diện ĐBSCL….………………………………………………… 53 Bảng 4.3 Mã tương đồng trên Genbank của các mẫu được phân lập ở ĐBSCL năm 2018……....………………………………………… 57 Bảng 4.4 Thời gian (ngày) ủ virus RGSV của rầy nâu và cây lúa OM 1490. 60 Bảng 4.5 Khả năng truyền bệnh của rầy nâu………..…………………….... 62 Bảng 4.6 Thời gian (ngày) thể hiện bệnh………..…………….………….... 64 Bảng 4.7 Ảnh hưởng của mật số rầy nâu truyền được virus RGSV đến chiều cao lúa………………………………………...………….…. 67 Bảng 4.8 Ảnh hưởng của mật số rầy nâu truyền được virus RGSV đến tỷ lệ (%) giảm số chồi lúa………………………………………………. 68 Bảng 4.9 Ảnh hưởng của mật số rầy nâu truyền được virus RGSV đến tỷ lệ bệnh……………...…………..…………………………………..... 69 Bảng 4.10 Ảnh hưởng của các ấu trùng rầy nâu và rầy nâu trưởng thành truyền được RGSV đến chiều cao lúa….…………………………. 71 Bảng 4.11 Ảnh hưởng của các ấu trùng rầy nâu và rầy nâu trưởng thành truyền được RGSV đến sinh chồi lúa….…………………………. 72 Bảng 4.12 Ảnh hưởng của virus RGSV đến tỷ lệ (%) giảm chiều cao lúa ở các giai đoạn Mạ….………………………………………………. 76 Bảng 4.13 Ảnh hưởng của virus RGSV đến tỷ lệ (%) giảm số chồi lúa ở các giai đoạn Mạ….………………………………………………. 77 Bảng 4.14 Ảnh hưởng của virus RGSV đến tỷ lệ (%) giảm chiều cao lúa ở các giai đoạn Đẻ nhánh – Làm Đòng……………..………………. 79 Bảng 4.15 Ảnh hưởng của virus RGSV đến tỷ lệ (%) giảm số chồi lúa ở các giai đoạn Đẻ nhánh – Làm Đòng……………..………………. 80 Bảng 4.16 Ảnh hưởng của virus RGSV đến tỷ lệ (%) giảm chiều cao lúa ở ix
các giai đoạn Trổ……………..……………………...……………. 83 Bảng 4.17 Ảnh hưởng của virus RGSV đến tỷ lệ (%) giảm số chồi lúa ở các giai đoạn Trổ……………..……………………...……………. 84 Bảng 4.18 Tỷ lệ (%) truyền được virus RGSV trên cây lúa bởi dạng hình rầy màu đen và nâu….………..……………………...……………. 88 Bảng 4.19 Tỷ lệ (%) truyền được virus RGSV trên cây lúa bởi giới tính rầy đực và rầy cái……….………..……………………...……………. 88 Bảng 4.20 Tỷ lệ (%) truyền được virus RGSV trên cây lúa bởi rầy cánh dài và rầy cánh ngắn……….………..…………………...……………. 89 Bảng 4.21 Thời gian thể hiện bệnh sau khi chủng của các thí nghiệm 7, 8 và 9…………………….……..……………………...……………. 90 Bảng 4.22 Tỉ lệ (%) truyền được bệnh khi chủng bệnh cá thể và tập thể rầy nâu mang virus RGSV………..……………………...……………. 91 Bảng 4.23 Thời gian thể hiện bệnh sau khi chủng bệnh cá thể và tập thể … 92 Bảng 4.24 Tỷ lệ (%) nhiễm bệnh của các giống lúa Viện, Trường ở các ngày sau khi chủng bệnh (NSKC)………………………………… 94 Bảng 4.25 Tỷ lệ (%) nhiễm bệnh của các nhóm giống lúa CM, TC và NV ở các ngày sau khi chủng bệnh (NSKC)………..…………………… 96 x
DANH SÁCH HÌNH Tựa Hình Trang Hình 2.1 Rầy nâu (Nilaparvata lugens) cánh dài và Rầy nâu cánh ngắn …. 8 Hình 2.2 Các dạng cánh rầy nâu (A: Dạng cánh dài và B: Dạng cánh ngắn)…………………………………………………………….… 8 Hình 2.3 Triệu chứng nhiễm virus RGSV………..………………………… 21 Hình 2.4 Triệu chứng bệnh lùn lúa cỏ …………...………………………… 22 Hình 2.5 Thể virus RGSV dưới kính hiển vi điện tử…...………………...… 23 Hình 2.6 Thể virus RGSV được soi dưới kính hiển vi điện tử JEOL 1010 bằng phương pháp cắt lát siêu mỏng…………………..………..… 23 Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc bộ gene của RGSV…...………..………..………… 24 Hình 2.8 Cây phát sinh chủng loại xây dựng trên cơ sở so sánh trình tự gen CP của chủng RGSV phân lập từ Long An với các trình tự tương ứng ở ĐBSCL, Nam Trung Bộ và thế giới công bố trên GenBank. 25 Hình 2.9 Lúa giống Taichung Native 1 ở 90 ngày sau khi chủng virus lùn lúa cỏ dòng “héo lùn” (GSW), dòng “lùn lúa cỏ Y” (GSY), hoặc dòng “lùn lúa cỏ B” (GSB); cây lúa không bệnh ở chậu bên phải (CK)………………………………………………….....………… 26 Hình 3.1 Mô hình mô phỏng các bước cơ bản trong kỹ thuật DAS-ELISA . 37 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định mật số tối hảo rầy nâu/cây lúa truyền được virus RGSV …………………………………….………… 43 Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm rầy nâu tuổi 1, 2, 3, 4 và trưởng thành truyền được virus RGSV………………………………………….. 44 Hình 3.4 Sơ đồ bố trí khả năng truyền bệnh RGSV ở giai đoạn Mạ…...…... 45 Hình 3.5 Sơ đồ bố trí khả năng truyền bệnh RGSV ở giai đoạn Đẻ Nhánh – Làm Đòng......................................................................................... 46 Hình 3.6 Sơ đồ bố trí khả năng truyền bệnh RGSV ở giai đoạn Trổ……...... 46 Hình 4.1 Sơ đồ phả hệ của AG RGSV 2012 so với các mẫu đại diện trên Genbank…………………………………..………………………. 54 Hình 4.2 Trình tự gen của virus RGSV phân lập tại các tỉnh ĐBSCL so với các trình tự gen của dòng virus trên ngân hàng gen (NCBI)…….... 56 Hình 4.3 Sơ đồ phả hệ của các mẫu phân lập năm 2018 so với các mẫu đại xi
diện trên Genbank……………………………………………….... 59 Hình 4.4 Tỷ lệ (%) cây lúa nhiễm RGSV qua các ngày chủng bệnh liên tục. 60 Hình 4.5 Trung bình thời gian (ngày) ủ bệnh trong cây lúa qua các ngày chủng bệnh liên tục……………………………………………….. 61 Hình 4.6 Tỷ lệ (%) rầy nâu truyền vi rút RGSV ở các ngày chủng bệnh liên tục………………………………………………………………..... 62 Hình 4.7 Tỷ lệ (%) lấy được vi rút RGSV của rầy nâu ở những thời gian khác nhau………….……………………………………………..... 64 Hình 4.8 Tỷ lệ (%) nhiễm và truyền được RGSV của rầy nâu ở những thời gian khác nhau….………………………………………………..... 66 Hình 4.9 Mối tương quan giữa mật số rầy nâu truyền được virus RGSV đến tỷ lệ bệnh….……………………………………………………..... 69 Hình 4.10 Thời gian thể hiện bệnh của các mật số rầy/cây lúa sau khi chủng bệnh….………………………………………………..... 70 Hình 4.11 Khả năng truyền được RGSV của ấu trùng rầy nâu tuổi 1, 2, 3, 4 và trưởng thành ….……………………………………………….. 73 Hình 4.12 Mối tương quan giữa tỷ lệ bệnh và lứa tuổi rầy nâu truyền được RGSV….………………………………………………………….. 73 Hình 4.13 Thời gian thể hiện bệnh sau khi chủng của ấu trùng rầy nâu tuổi 1, 2, 3, 4 và trưởng thành ……………………...…….………….... 74 Hình 4.14 Tỷ lệ (%) nhiễm virus ở ấu trùng rầy nâu tuổi 1, 2, 3, 4 và trưởng thành………………………………………….………….... 75 Hình 4.15 Tỷ lệ (%) bệnh của các nghiệm thức ở giai đoạn Mạ…..……….. 77 Hình 4.16 Tỷ lệ (%) giảm năng suất lúa so với đối chứng ở giai đoạn Mạ… 78 Hình 4.17 Tỷ lệ (%) bệnh của các nghiệm thức ở giai đoạn Đẻ nhánh – Làm Đòng………………………………………………………… 81 Hình 4.18 Tỷ lệ (%) giảm năng suất lúa so với đối chứng ở giai đoạn Đẻ nhánh – Làm Đòng……………..………………………………… 82 Hình 4.19 Tỷ lệ (%) bệnh của các nghiệm thức ở giai đoạn Trổ…………… 85 Hình 4.20 Tỷ lệ (%) giảm năng suất lúa so với đối chứng ở giai đoạn Trổ… 87 Hình 4.21 Mối tương quan giữa chủng bệnh cá thể và tập thể rầy nâu truyền được virus RGSV đến tỷ lệ bệnh …………………………. 91 xii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ctv : Cộng tác viên ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long ha : Hecta NSKG : Ngày sau khi gieo NSKC : Ngày sau khi chủng NSC : Ngày sau chủng RGSV : Rice Grassy Stunt Virus RRSV : Rice Ragged Stunt Virus DPV : Description of Plant Viruses – Miêu Tả Các Virus Thực Vật ELISA : Enzyme linked immunsorbent assay – Thí nghiệm huyết thanh : National Center for Biotechnology Information – Trung Tâm Quốc Gia Về NCBI Thông tin Công nghệ sinh học nt : Nucleotide ORF : Open reading frame PCR : Polymerase chain reaction – Phản ứng khuếch đại chuỗi phân tử ĐHAG : Đại học An Giang LXL : Lùn xoắn lá VL : Vàng lùn : International Committee on Taxonomy of Viruses – Hiệp hội phân loại ICTV virus Quốc tế xiii
Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của luận án Bệnh lùn lúa cỏ hại lúa do virus Rice Grassy Stunt Virus (RGSV), thuộc chi Tenuivirus (Hibino, 1986; Murphy et al., 1995) được rầy nâu là môi giới truyền bệnh chiếm tỷ lệ rất cao trong quần thể trên 95% (Phạm Văn Dư, 2006) và đã xuất hiện ở miền Nam và Đông Nam Châu Á, Trung Quốc, Nhật Bản và Đài Loan (Hibino, 1996). Trong năm 1974 – 1977, có tổng cộng 1,2 triệu ha lúa ở Indonesia bị nhiễm rầy nâu và virus lùn lúa cỏ gây thất thu năng suất lên đến 3 triệu tấn lúa (Palmer et al., 1978). Tại Philippines, theo Hibino và Cabauatan (1985) thì một dòng virus mới (dòng 2) xuất hiện đầu tiên trong năm 1982 – 1983 gây vàng lá lúa và chết cây bên cạnh các triệu chứng của dòng virus thông thường (dòng 1). Đến năm 1984 virus Lùn lúa cỏ RGSV thường ít xuất hiện và gây thiệt hại tại Châu Á, dù chưa được chứng minh nhiều, nhưng có lẽ RGSV ít là do sự thay đổi trong khả năng truyền bệnh của quần thể rầy nâu. Tại Philippines, tỉ lệ rầy nâu có thể lấy và truyền RGSV thay đổi từ 3 – 50% trước năm 1977 (Ling, 1977), sang 0 – 15% trong năm 1984 (Hibino, 1996). Tùy vào các giống khác nhau, thất thu năng suất trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới có thể đến 70 – 100% nếu lúa bị nhiễm virus ở 1 – 1,5 tháng tuổi, hoặc 0 – 80% khi bị nhiễm ở 2 tháng tuổi (Iwasaki and Shinkai, 1979). Tỷ lệ nhiễm RGSV cao kết hợp với bệnh Lùn Xoắn Lá (LXL) do virus Rice Ragged Stunt Virus (RRSV) cũng được ghi nhận tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) trong suốt từ năm 2000 đến 2007 (Du et al., 2005; Huan and Heong, 2000). Tuy nhiên, các mẫu lá bệnh được kiểm tra và xác định dương tính đối với virus RGSV và RRSV được ghi nhận chính thức vào năm 2006 bởi Viện Lúa ĐBSCL, Trung tâm BVTV phía Nam và Viện Nghiên Cứu Lúa Quốc Tế, bệnh ngày càng trở nên phổ biến và gây hại nghiêm trọng trên tất cả các trà lúa trong vùng (Phạm Văn Dư, 2007). Theo Cục Bảo vệ thực vật (2012) cho rằng đến ngày 20/4/2012, có 1.931 ha lúa bị nhiễm bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá (VL, LXL). Đến năm 2014, tổng diện tích lúa bị nhiễm bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá là 3.040 ha, tăng 3.000 ha so với năm 2013, trong đó diện tích nhiễm nhẹ 2.740 ha (tỷ lệ bệnh từ 3 – 10%); nhiễm trung bình 210 ha (tỷ lệ bệnh trên 10 – 20%); nhiễm nặng 90 ha (tỷ lệ bệnh trên 20 – 50%). Bệnh xuất hiện chủ yếu ở các tỉnh Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, Bến Tre, Vũng Tàu và Long An (Cục Bảo vệ thực vật, 2017). Theo Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn (2018) sau hơn 10 năm được khống chế, năm 2017 bệnh VL, 1
LXL hại lúa đã bùng phát gây hại trở lại ở các tỉnh phía Nam với diện tích nhiễm bệnh 16.360 ha. Năm 2018, bệnh phát sinh gây hại từ vụ lúa Đông Xuân và tiếp tục gây hại trên lúa Hè Thu với diện tích nhiễm hơn 6.200 ha tập trung tại các tỉnh Kiên Giang, Hậu Giang, Đồng Tháp, An Giang, Sóc Trăng và Bạc Liêu. Theo Phạm Văn Dư (2006) công tác nghiên cứu, chọn lọc các giống lúa có triển vọng, có tính kháng hoặc chống chịu tốt với rầy nâu được ban chỉ đạo phòng trừ rầy nâu, virus RGSV và RRSV của Viện lúa ĐBSCL xác định rất quan trọng, cần thực hiện nhanh chóng. Vì hiện nay, hầu hết các giống lúa triển vọng, ngắn ngày, năng suất cao trong sản xuất đều bị nhiễm rầy nâu, virus RGSV và RRSV. Do vậy, ngoài việc nghiên cứu nguồn gen kháng để sử dụng trong công tác lai tạo, cần phải thanh lọc các giống có triển vọng để phục vụ kịp thời cho sản xuất ở ĐBSCL. Các nghiên cứu về mối tương quan sinh học giữa virus RGSV, RRSV và côn trùng vectơ truyền bệnh trong nước đã thực hiện vài nơi ở bước đầu mang tính chất tương đối và chưa có kết quả thống nhất chung. Cụ thể, theo Hồ Văn Chiến và ctv. (2012), thời gian ủ bệnh RGSV trong cơ thể rầy nâu và cây lúa lần lượt là 9,29 ngày và 19,78 ngày. Thời gian tối thiểu để rầy nâu chích hút và truyền virus RGSV thành công 90 phút, thời gian ủ virus là 7 đến 14 ngày và thời gian truyền được virus RGSV tối thiểu là 30 phút (Lê CNm Loan và ctv., 2009). Theo kết quả nghiên cứu của Hibino (1996), Cabunagan và Cabauatan (2006) cho rằng rầy nâu cần một thời gian ủ virus trong cơ thể từ 5 – 25 ngày (trung bình 10 – 11 ngày) kể từ sau khi bắt đầu được cho chích hút cây lúa bệnh 4 ngày. Mặt khác, hiện nay các nguồn giống gieo sạ không kháng đối với dịch bệnh này, tùy theo loại giống nhiễm nặng, nhẹ khác nhau cùng với các biện pháp canh tác, ảnh hưởng của lịch thời vụ của các địa phương, nên dịch bệnh VL, LXL có nguy cơ tiềm Nn và đe dọa nghiêm trọng cho sản xuất lúa đến các vụ sau về lâu dài. Vì vậy đề tài "Nghiên cứu đặc tính sinh học của virus Lùn lúa cỏ (Rice Grassy Stunt Virus) và khả năng truyền bệnh qua rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal)” cần được tiến hành để góp phần làm cơ sở khoa học cho công tác chNn đoán, phát hiện và quản lý bệnh hại được tốt hơn. 1.2 Mục tiêu của luận án - Xác định đặc tính sinh học của virus RGSV gây bệnh Lùn lúa cỏ trên lúa ở ĐBSCL. - Xác định mối quan hệ sinh học giữa RGSV và rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal). 2
- Khả năng chống chịu của một số dòng/giống lúa ở ĐBSCL đối với RGSV. 1.3 Nội dung nghiên cứu Để luận án đạt được 3 mục tiêu trên, nghiên cứu đã được thực hiện gồm các nội dung như sau: - Đặc điểm virus RGSV ở ĐBSCL: o Xác định một số nguồn (lúa chét và cỏ dại) mang virus lây lan bệnh o Phân tích di truyền mẫu phân lập RGSV ở ĐBSCL - Xác định mối quan hệ sinh học giữa virus RGSV và rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) o Thí nghiệm 1: Xác định thời gian ủ virus RGSV trong cơ thể rầy nâu và cây lúa o Thí nghiệm 2: Xác định khoảng thời gian cần thiết để rầy nâu hút được RGSV từ cây lúa bệnh o Thí nghiệm 3: Xác định các khoảng thời gian cần thiết cho rầy nâu truyền virus RGSV o Thí nghiệm 4: Xác định mật số tối hảo của rầy nâu/cây lúa truyền được RGSV ở điều kiện nhà lưới Đại học An Giang (ĐHAG) o Thí nghiệm 5: Xác định khả năng truyền được RGSV của rầy nâu khi lấy virus ở giai đoạn ấu trùng tuổi 1, 2, 3, 4 và trưởng thành trong nhà lưới ĐHAG o Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của virus RGSV đến các giai đoạn sinh trưởng lúa ở điều kiện nhà lưới ĐHAG o Thí nghiệm 7: Xác định ảnh hưởng bởi màu sắc của rầy nâu truyền được virus RGSV trên lúa o Thí nghiệm 8: Xác định ảnh hưởng bởi giới tính của rầy nâu truyền được virus RGSV trên lúa o Thí nghiệm 9: Xác định ảnh hưởng bởi dạng hình của rầy nâu truyền được virus RGSV trên lúa o Thí nghiệm 10: Khả năng truyền được virus RGSV trên cây lúa của mật số rầy nâu 3